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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: I N G E N I E R O C I V I L P R E S E N T A N : AGUILAR BARRANCO SARUT AFRANIO GARCÍA HERNÁNDEZ ARTURO Z A R A Z Ú A J A I M E O S C A R ASESOR: ING. NARCISO TALAMANTES CHÁVEZ MÉXICO, D.F. OCTUBRE DE 2008 Neevia docConverter 5.1 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO ÍNDICE Página INTRODUCCIÓN 1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO 7 I.1 Ubicación 7 I.2 Entorno Urbano 13 I.3 Levantamiento Topográfico 15 I.4 Impacto Ambiental 17 CAPITULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 19 II.1 Antecedentes 19 II.1.1 Reseña Geológica de la Ciudad de México 23 II.1.2 Zonificación 25 II.1.3 Zona de Transición 26 II.2 Trabajos de Campo 28 II.2.1 Tipos de Sondeo Exploratorio 28 II.3 Trabajos de Laboratorio 29 II.3.1 Determinación de las Propiedades Índice y Mecánicas 29 II.4 Estratigrafía 30 II.4.1 Criterios de Clasificación 30 II.4.1.1 Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) 31 II.4.2 Resultados de los Sondeos Exploratorios 32 II.5 Mecánica de Suelos 34 II.5.1 Datos de Proyecto 35 II.5.2 Propuesta de Cimentación 35 II.5.3 Determinación de la Capacidad de Carga 35 II.5.4 Análisis y Resultados de la Compensación 36 II.5.4.1 Asentamientos por Consolidación 37 II.5.4.2 Empuje de Tierras 40 II.5.5 Conclusiones y Recomendaciones de la Mecánica de Suelos 46 II.5.6 Recomendaciones derivadas de éste estudio 49 CAPITULO III LINEAMIENTOS GENERALES PARA LA 65 TRAMITACIÓN DE LA LICENCIA III.1 Pasos para la obtención de los permisos y de la Licencia 66 de Construcción ÍNDICE Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Página III.1.1 Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 68 III.1.2 Registros para Edificio en Departamentos 74 CAPITULO IV PROYECTO EJECUTIVO 89 IV.1 Proyecto Arquitectónico 90 IV.2 Proyecto Estructural 93 V.2.1 Tipos de Cargas 94 IV.3 Proyecto de Instalaciones 96 VI.3.1 Instalación Hidráulica 96 VI.3.2 Instalación de Gas 98 VI.3.3 Instalación Sanitaria 99 VI.3.4 Instalación Eléctrica 100 IV.4 Etapas del Diseño de un Proyecto 100 IV.5 Componentes del Proyecto Básico 103 IV.6 Proyecto Ejecutivo 104 CAPÍTULO V COSTOS DE CONSTRUCCIÓN 107 V.1 Métodos para la obtención de los Costos de Construcción 107 V.1.1 Estimados de Costos por Orden de Magnitud 110 V.1.2 Estimados de Costos Paramétricos 111 V.1.3 Método de Estimación por Componentes 114 V.1.4 Método de Ensamble de Costos 116 V.1.5 Método de Precios Unitarios 120 V.1.5.1 Definiciones 120 V.1.5.2 Estructura del Precio Unitario 125 V.1.5.3 Costos Directos 127 V.1.5.4 Costos Indirectos 132 CAPITULO VI PRESUPUESTO 145 VI.1 Definición 148 VI.1.1 Tipos de Presupuestos 150 VI.2 Catálogo de Conceptos 151 VI.2.1 Catálogo de Conceptos de Edificio para 152 Departamentos en la Ciudad de México VI.3 Determinación de las Cantidades de Obra 153 VI.3.1 Generadores de Obra 157 VI.4 Análisis de Precios 160 VI.4.1 Costo Unitario de Materiales 162 VI.4.2 Costo Unitario de Mano de Obra 167 VI.4.2.1 Integración del Factor que Convierte los 169 Salarios Base en Salarios Reales VI.4.2.2 Datos Básicos para el Análisis del Factor 171 de Salario Real ÍNDICE Neevia docConverter 5.1 ÍNDICE Página VI.4.2.3 Rendimientos de Mano de Obra 184 VI.4.3 Costo Unitario de Equipo y Herramienta 190 VI.4.3.1 Análisis Costo Directo Hora-Máquina para 208 Edificio en Departamentos VI.4.4 Matrices de Precios Preliminares o Básicos 211 VI.4.5 Matrices de Precios Unitarios 244 VI.4.6 Costo Indirecto 260 VI.4.6.1 Costo Indirecto de Oficina Central 262 VI.4.6.2 Costo Indirecto de Obra 268 VI.4.6.3 Porcentajes de Costo Indirecto 280 de Oficina y Obra VI.5 Presupuesto 283 VI.5.1 Resumen Presupuestal 297 VI.5.2 Explosión de Insumos 298 CAPITULO VII PROGRAMACIÓN DE LA OBRA 307 VII.1 Descripción del programa 308 CAPITULO VIII CONCLUSIONES 316 ANEXO PLANOS 321 Relación de planos 322 BIBLIOGRAFÍA 346 ÍNDICE Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO INTRODUCCIÓN El presente documento tiene como objetivo principal la determinación del costo de un proyecto, en este caso, un edificio de departamentos en la Ciudad de México. Se ha enfocado en el análisis de costos, ya que en el ejercicio profesional es muy común la desviación de los costos que se presentan en los proyectos, ya sea por imprevistos y extraordinarios, u omisiones en el análisis del presupuesto. Para estas desviaciones, es responsabilidad de la residencia de obra la correcta interpretación y corrección para su documentación y cobro a la dependencia o cliente, lo cual no necesariamente se desarrolla en la oficina de campo, sino en oficinas centrales por departamentos especializados en costos, lo que genera atrasos en la presentación de presupuestos actualizados con el cliente. Pera el desarrollo de este trabajo se presenta el presupuesto y los estudios que conllevan a la definición del costo total de la obra, que a continuación se describen, y se detallan por separado en el desarrollo de la presente tesis. En el Capitulo I “Características del Terreno” se presenta la ubicación del predio donde se construirá el Edificio para Departamentos en la Ciudad de México, además se complementará la información con el Levantamiento Topográfico realizado donde se indican las dimensiones del predio. Conjuntamente se darán características generales de la zona donde se localiza el predio como el uso del suelo permitido según la Secretaria de Desarrollo Urbano y Vivienda (SEDUVI) y también a que tipo de Zona Geotécnica pertenece conforme lo establecido en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente. Y por ultimo se hará una descripción del entorno urbano alrededor del prediodonde se construirá el Edificio para Departamentos, como las vialidades principales, los equipamientos y servicios generales existentes. Cabe hacer énfasis que el edificio para departamentos que se presupuesta en este trabajo es real, por lo que la información que se proporcionará lo es también. En el Capítulo II “Estudio de Mecánica de Suelos” se trata el estudio que se realiza al terreno en el sitio donde se construirá el edificio cuyo costo es el objeto de 1 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO estudio de esta tesis. Con los resultados de éste estudio se obtuvieron los parámetros con los cuales se diseñó la estructura y la cimentación del proyecto. La Mecánica de Suelos tiene como objetivo determinar las características del suelo donde se pretende desarrollar algún proyecto, previo al diseño de este, ya que el suelo deberá soportar la estructura y deberá transmitir el peso de ésta de tal modo que no existan deformaciones que posteriormente afecten la integridad de la construcción. Cabe aclarar que los resultados de los Estudios de Mecánica de Suelos son siempre particulares y aplicables a cada zona que se sondea, y no deben aplicarse las recomendaciones de éste estudio a otra zona distinta a la que se especifica, pues como es de esperarse, los tipos de suelo y por lo tanto, las características mecánicas de estos, varían en zonas relativamente pequeñas, lo cual arrojaría errores en los resultados del diseño de las estructuras, y por lo tanto el costo del proyecto se modificaría desfavorablemente. En el Capítulo III “Lineamientos Generales para la tramitación de la Licencia” se analizan algunos artículos del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, que deberán tomarse en cuenta para registrar adecuadamente ante las autoridades correspondientes la obra o construcción que se pretende llevar a cabo, en este caso y para la obra que es objeto de estudio de esta tesis, se hace referencia al Gobierno del Distrito Federal, pero es importante aclarar que en otros estados existen instancias similares donde se pueden registrar las obras y realizar los tramites, los cuales pueden variar de estado a estado. También se muestran los distintos formatos que requiere la Secretaria de Desarrollo Urbano y Vivienda (SEDUVI) para el registro de la obra, cuyos detalles se exponen más ampliamente en el desarrollo del capítulo. En el Capítulo IV “Proyecto Ejecutivo” se puede decir que desde hace mucho tiempo los ingenieros han aceptado la idea de que la configuración del edificio (forma, tamaño y elementos componentes del mismo) tienen un efecto significativo en su comportamiento durante los sismos, y se conocen muy bien los principios que rigen este comportamiento. Sin embargo la aplicación de dichos principios no ha sido efectiva, y se continúa el uso de configuraciones riesgosas y caras en áreas sísmicas. Existen varias razones para ello. Algunos arquitectos no están 2 Neevia docConverter 5.1 INTRODUCCIÓN consientes de la importancia sísmica de sus decisiones en el campo del diseño, y no buscan el consejo de los ingenieros estructuristas. Podrían obtener una buena asesoría por parte de ellos, pero por cualquier razón, deciden ignorarla. Y algunos, de buena fe, pueden buscar su guía, pero no recibir un consejo claro y determinante. No todos los ingenieros tienen la capacidad de explicarse. Finalmente, como por lo general el ingeniero es contratado por el arquitecto, puede sentirse inhibido para dar un consejo que se interprete como una restricción o crítica del genio creativo de quien lo ha empleado. De este modo, tal vez la falla en la aplicación de estos importantes principios radique en la incapacidad de ambas profesiones para comunicarse entre sí y en su relación contractual. El propósito de este capitulo es el de explicar la manera de llevar a cabo un buen proyecto, así como la de conjuntar todas las partes y llevarlas a un fin común para tener como resultado la buena elaboración de un proyecto ejecutivo, pasando desde ingenieros estructuristas, calculistas, constructores, etc. En el Capitulo V “Costos de Construcción” se muestran los distintos métodos de estimados de costos que existen y que son de gran importancia para un ingeniero especialista en estimados de costos de obras de construcción, porque estos le permitirán poder dar estimados confiables del costo de una obra de construcción a inversionistas para que den inicio a la toma de una buena decisión para una inversión. El grado de aproximación dependerá del método de estimado de costo que se emplee, de la experiencia que el especialista en costos tenga, de la cantidad y calidad de información con que se cuente, de las herramientas computacionales de que se dispongan, y principalmente del tiempo con que se cuente para la obtención del estimado. En este trabajo se dan a conocer los distintos métodos de Estimados de Costos de Construcción que existen, como son: 1) Estimados por Orden de Magnitud, 2) Estimados Paramétricos, 3) Estimados por Componentes, 4) Estimados por el Método de Ensambles y 5) El método por Precios Unitarios, que es el más detallado y el que mayor aproximación tiene. Se dan las características de cada uno y el grado de aproximación que se obtiene, además de la cantidad y calidad de información que cada uno requiere. 3 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO En el Capítulo VI “Presupuesto” se puede decir que la confección de una oferta es una de las labores más delicadas de la profesión, y en especial del técnico que la contrata. En la redacción de cada concepto debe dejarse bien especificado la calidad y tipo de materiales a emplear, y la forma de ejecución del mismo. En cuanto se refiere a oficios e instalaciones a efectuar ramos de industriales subcontratados su descripción debe ser exhaustiva, copiándola a ser posible de las ofertas recibidas. Al final se presenta un resumen de capítulos cuya suma dará el importe de la obra presupuestada. En el caso de que varias empresas liciten la ejecución de una obra, es conveniente que la Dependencia o empresa privada que expone la licitación fije de antemano una fecha única para la recepción de las propuestas, bajo sobre cerrado, proponiéndose a su apertura en forma simultánea en presencia del propietario. No es conveniente, solicitar, inducir o aceptar contraofertas posteriormente. En los contratos deben anexarse como parte integrante de los mismos, el presupuesto detallado aceptado. Como está demostrado que tanto los precios de mano de obra como los de materiales aumentan en lapsos de tiempo relativamente cortos, es conveniente contratar obras a un precio fijo invariable, en especial cuando éstas son de importancia, o de larga duración. Si la obra ha sido contratada con márgenes ajustados, cualquier incremento de costo, se traduce en un saldo negativo para el constructor, a no ser que éste se haya cubierto de estos posibles aumentos al formular su presupuesto. En el Capítulo VII Programación de la Obra, se trata la representación gráfica de la obra, en donde se observan los tiempos de ejecución de cada una de las partidas que conforman el presupuesto de obra. Este programa de obra le sirve a los encargados de la ejecución del proyecto para dar el correcto seguimiento a los suministros de materiales, la planeación de los recursos humanos, así como para la identificación de los tiempos críticos y holguras que pueden presentarse durante la construcción, todo ello para no presentar desviaciones en el costo del presupuesto original. 4 Neevia docConverter 5.1 INTRODUCCIÓN El presente trabajo incluye apartados, uno en donde se exponen de forma separada, y para cadacapítulo de esta tesis, las conclusiones de cada tema; una bibliografía general con la lista de libros y direcciones electrónicas que han servido de apoyo para la realización de esta tesis, y un anexo de planos del proyecto ejecutivo. 5 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO El edificio para departamentos que es tratado en este trabajo es real, y a continuación se dan sus características principales empezando por la ubicación, posteriormente su entorno urbano, la topografía y el estudio de impacto ambiental el cual por las características de la construcción esta exento de este. I.1 UBICACIÓN El edificio para departamentos se encuentra ubicado en la Ciudad de México en la dirección siguiente: Calle Golfo de California 11. Colonia Tacuba. Código Postal 11410. Delegación Miguel Hidalgo. Ver croquis de ubicación en la Figura I.1 “Croquis de Localización del Terreno”. El área del terreno es de 497 metros cuadrados de forma regular con las siguientes dimensiones en sus lados: • Al norte 41.6 metros. • Al sur 42.1 metros. • Al oriente 12 metros. • Al poniente 11.75 metros. Tacuba tiene colindancia con las siguientes colonias como puede apreciarse en la Figura I.1 “Croquis de Localización del Terreno” obtenida vía Internet en la página de la Guia Roji de la Ciudad de México, cuya liga electrónica se incluye en la bibliografía: • Al norte con San Diego Acoyoacan y San Álvaro. • Al sur con Legaría, Ventura Pérez de Alba y Ahuehuetes. • Al oriente con Cuitlahuac, Popotla y Unidad Carlos Castillo Mercado. • Al poniente con Torre Blanca y Huichapan. 7 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO La flecha dentro de la figura indica donde esta la calle de Golfo de California. FIGURA I.1 “CROQUIS DE LOCALIZACIÓN DEL TERRENO” Fuente: Guia Roji de la Ciudad de México. 8 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Otra característica importante de la ubicación del predio donde se construirá el edificio de departamentos es el uso de suelo permitidos en la colonia Tacuba y en las colonias a su alrededor según se puede observar en la Figura I.2 “Usos de Suelo Permitidos” que según las Cartas de Divulgación de Programas de Desarrollo Urbano para los Programas Delegacionales publicados en la Gaceta Oficial del Gobierno del Distrito Federal en el año de 1997 y que hasta el 2008 aún son vigentes. Datos obtenidos de la página de Internet de la Secretaria de Desarrollo Urbano (SEDUVI) y cuya liga se puede ver en la bibliografía. A continuación se indican los usos de suelo de algunas colonias incluyendo la de Tacuba: • Tacuba H 3/30 • Torre Blanca H 3/30 • Legaría H 3/30 • San Diego Acoyoacan HC 4/30 • San Juanico HC 5/30 FIGURA I.2 “USOS DE SUELO PERMITIDOS” 9 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO La nomenclatura que se utiliza es a base de literales en mayúsculas y de un cociente de dos números que enseguida se explica el significado: H, Habitacional, que son zonas en las cuales predomina la habitación en forma individual o en conjunto de dos o más viviendas. Los usos complementarios son guarderías, jardín de niños, parques, canchas deportivas y casetas de vigilancia. HC, Habitacional con Comercio, zonas donde predominan las viviendas con comercio, consultorios, oficinas y talleres en planta. El cociente de números por ejemplo 3/30 tiene la siguiente interpretación: El número que se encuentra en el numerador representa el número de niveles permitido de construcción. Y el que se encuentra en el denominador el porcentaje de área libre de construcciones. De lo anterior quiere decir que en la colonia Tacuba donde se construirá el edificio de departamentos, el uso de suelo permitido es Habitacional con un número máximo de 3 niveles de construcción y con un 30 % de porcentaje de área libre, esto es H 3/30. En el caso del edificio para departamentos que se presupuesta, el uso de suelo obtenido mediante un tramite ante la delegación Miguel Hidalgo es el H 4/30. Para este trámite se tiene que utilizar el formato DU-03 “Solicitud de Certificado de Zonificación para Uso Específico” que se muestra en la Figura I.3 “Solicitud de Certificado de Zonificación para Uso Específico”. Es por esto que el edificio tiene 4 niveles de viviendas que con uso habitacional. Cabe aclarar que las áreas de estacionamiento no se consideran como de uso habitacional. Como observación, se puede ver que las colonias que se encuentran al sur de la colonia Tacuba tienen un uso de suelo H 5/30 y HC 5/30, que quiere decir que pueden construir hasta 5 niveles con uso habitacional y/o comercial dejando un 30 por ciento de área libre, y las colonias que se ubican al norte el uso de suelo permitido es HC 4/30, o sea, se puede construir hasta 4 niveles con uso habitacional y/o comercial con el 30 por ciento de área libre. Es importante señalar que las empresas inmobiliarias deben conocer los usos de suelo permitido en el lugar donde pretendan comprar o construir. 10 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO FIGURA I.3 “SOLICITUD DE CERTIFICADO DE ZONIFICACIÓN PARA USO ESPECÍFICO”. 11 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Al igual que las características mencionas en los párrafos anteriores, también es importante señalar que el estudio de Mecánica de Suelos realizado, ubico el terreno donde se realizará la construcción del edificio para departamentos dentro de la Zona II llamada de Transición según clasificación de la Zonificación Geotécnica que se define en el artículo 170 del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, ver Figura I.4 “Zonificación Geotécnica en el Distrito Federal”, y que fue tomada en cuenta para el diseño estructural de la cimentación. En artículo mencionado se define de la siguiente manera: “Zona II de Transición, en la que los depósitos profundos se encuentran a 20 metros de profundidad, o menos, y que esta constituida predominantemente por estratos arenosos y limo arenosos intercalados con capas de arcilla lacustre, el espesor de éstas es variable entre decenas de centímetros y pocos metros. En el Capítulo II Estudio de Mecánica de Suelos este tema se trata con mayor detalle. FIGURA I.4 “ZONIFICACIÓN GEOTÉCNICA EN EL DISTRITO FEDERAL” 12 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO I.2 ENTORNO URBANO En esta parte se trata de dar un panorama general de lo que existe alrededor del predio o terreno donde se construirá el edificio de departamentos como lo es el equipamiento urbano, servicios y vialidades. EQUIPAMIENTO URBANO Alrededor se cuenta con Centros Comerciales, Iglesias, Clínicas de hospitales, Mercados, Escuelas, Jardines distribuidos de la siguiente manera: Al norte • Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica (CONALEP), que es una escuela de nivel bachillerato. • Sistema Integral de Desarrollo Integral de las Familia (DIF). • Parroquia Tacuba. • Mercados y Zonas Comerciales. Al Sur • Estación de Bomberos • Escuela • Clínica del Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE). • Centro Comercial. • Universidad Tecnológica de México (UNITEC). • Centro Social José María Morelos y Pavón. Al Poniente • Zona de Panteones, como el Panteón Español, Panteón Alemán, Panteón Americano, Panteón Británico, Panteón Monte Sanai, Panteón Francés, Panteón Sanctorum. • Teatro “Legaría” • Clínica del Instituto de Seguridady Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE). • Iglesia. • Clínica de Salubridad y Asistencia. 13 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Al Oriente Jardín Cañitas. El “Árbol de la Noche Triste” Museo de Artes Graficas. Deportivo “Plan Sexenal”. Instituto Nacional de Higiene. Iglesia. Universidad del Ejército y Fuerza Aérea (Colegio Militar). Hospital “Rubén Leñero”. Escuela Superior de Comercio y Administración (ESCA) y la Escuela Superior de Medicina (ESM) del Instituto Politécnico Nacional. Escuela Nivel Bachillerato CECATI 172 (Centro de Capacitación para el Trabajo Industrial). SERVICIOS La zona cuenta con todos los servicios de luz, teléfono, agua potable, drenaje sanitario y pluvial, señalización, alumbrado público, pavimentación y servicios bancarios, transporte público. Los servicios de transporte público más importantes son las estaciones de la Línea 2 del Sistema Colectivo Metro: Panteones, Tacuba y Cuitlahuac y Popotla, que permiten el desplazamiento masivo de gente hacia la zona donde se encuentra el edificio para departamentos y/o en su caso a desplazarse a zonas más alejadas de la ciudad. VIALIDADES Referente a la estructura vial, se cuenta con importantes vías de comunicación cercanas al desarrollo, como son: • Calzada México Tacuba. • Avenida Marina Nacional. • Calzada Legaría. • Calzada General Mariano Escobedo. Estas vías de comunicación son consideradas como rápidas, lo que da facilidad a acceder a la zona donde se encuentra el edificio para departamentos. 14 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO I.3 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO El levantamiento topográfico consiste de una nivelación del terreno previo a la construcción del edificio para departamentos, y la obtención de la poligonal del predio. En la Tabla I.1 “Cuadro de Construcción de Linderos” se muestran los datos topográficos para la construcción de los linderos y la determinación del área de la superficie del terreno. TABLA I.1 “CUADRO CONSTRUCTIVO DE LINDEROS” EST PV AZIMUT DIST. Y X --- --- --- --- L1 2’151,487.7223 480,645.6388 L1 L2 S 26º 33’ 54.18” E 11.988 L2 2’151,477.0000 480,651.0000 L2 L3 S 64º 56’ 01.84” W 42.142 L3 2’151,459.1461 480,612.8274 L3 L4 N 24º 27’ 53.55” W 11.647 L4 2’151,469.7474 480,608.0039 L4 L5 N 64º 01’ 20.27” E 10.990 L5 2’151,474.5614 480,617.8838 L5 L6 N 64º 16’ 24.49” E 7.871 L6 2’151,477.9778 480,624.9741 L6 L7 N 64º 43’ 06.22” E 6.462 L7 2’151,480.7373 480,630.8189 L7 L1 N 64º 46’ 02.29” E 16.385 L1 2’151,487.7223 480,645.6388 SUPERFICIE = 497.938 m2 Donde: EST: Estación. PV: Punto Visado. DIST.: Distancia. X, Y: Coordenadas. Azimut: medición angular de sur a este, de sur a oeste, de norte a este y de norte a oeste. L1, L2, L3, L4, L5, L6 y L7, son los puntos de referencia sobre las líneas del lindero con las cuales se traza la poligonal. En la Figura I.5 “Plano Topográfico”, en su interior se muestran unos números de este tipo 10.00, que significan niveles del terreno referidos a un Banco de nivel y como puede observarse el nivel en el acceso principal es de 10.03 m y en la parte posterior del terreno es de 10.21 m, por lo que la diferencia de niveles es de 18 cm, por lo que se tiene un terreno casi plano, que permite hacer una proyección del edificio no muy complicada, esto es no se tiene el problema de una proyecto escalonado, esto es en beneficio al costo de la obra de construcción. 15 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO FIGURA I.5 “PLANO TOPOGRÁFICO” 16 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO I CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO I.4 IMPACTO AMBIENTAL En la Ley Ambiental del distrito Federal y en particular al artículo 18 se establece lo siguiente: “Quien realice obras o actividades que afecten o puedan afectar el ambiente, esta obligado a prevenir, minimizar o restaurar, y en su caso, reparar los daños que cause”. El edificio de departamentos que se presupuesta esta exento de presentar un estudio de impacto ambiental, esto debido a lo siguiente: El edificio es de 19 departamentos y tiene una licencia de Manifestación de Construcción del tipo “B”, por lo que se rige a lo siguiente: El artículo 53 del Reglamento de Construcciones para el Distrito federal 2004 vigente dice: “Para la Manifestación de Construcción tipo “B” y “C” se deben cumplir los siguientes requisitos: Se omiten los incisos I y II, porque hacen alusión a otros trámites para la obtención de la Manifestación de Construcción. III.- Presentar dictamen favorable del estudio de impacto urbano o impacto urbano- ambiental para los casos señalados en el articulo 51 de este reglamento y, IV.- Presentar acuse de recibo del aviso de ejecución de obra ante la Secretaria del Medio Ambiente, cuando se trate de proyectos habitacionales de más de 20 viviendas”. El artículo 51 establece las modalidades de Manifestación de Construcción, donde en los incisos I y II hace referencia a las Tipo “A” y “B” no solicitando en ellas un estudio de impacto Urbano o Urbano Ambiental, mas sin en cambio a las del tipo “C” si les exige, como puede observarse en el siguiente párrafo de dicho articulo: III.- Manifestación de Construcción Tipo “C”. Para usos no habitacionales o mixtos de más de 5,000 metros cuadrados ó más de 10,000 metros cuadrados con uso habitacional, o construcciones que requieren de dictamen de impacto urbano o impacto urbano ambiental. Esta exención al estudio de impacto ambiental, no exime a que los constructores cuiden del medio ambiente, sino todo lo contrario hay que cuidarlo y conservarlo. 17 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS La importancia de los Estudios de Mecánica de Suelos previos al inicio de la construcción de cualquier proyecto, radica en la detección temprana de las características físicas y mecánicas de los terrenos donde se desplantaran las estructuras, las cuales son fundamentales para el apropiado diseño de la cimentación y la estructura del proyecto. De no tomarse en cuenta estos factores, podrían presentarse durante las primeras etapas de la construcción de los proyectos, situaciones adversas cuya corrección supone un gasto que no necesariamente se hubiese considerado en el costo de la obra, lo cual impacta negativamente en el importe inicial de los proyectos. II.1 ANTECEDENTES Para determinar las propiedades mecánicas de los suelos existen varios métodos: TORCÓMETRO: Se trata de un dispositivo provisto de un juego de navajas, que se hinca perpendicularmente en el suelo que se pretende muestrear, y por medio de un momento torsionante que se aplica manualmente, se provoca la falla del suelo en la superficie que se genera en la orilla de las navajas. FIGURA II.1 “TORCÓMETRO” 19 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO PENETRÓMETRO MANUAL. Este aparato mide la resistencia a la compresión no confinada por medio de un resorte calibrado, al introducirlo directamente dentro del suelo. Al introducir el aparto debe hacerse a una velocidad tal que no se produzca expulsión de agua (efecto esponja). FIGURA II.2 “PENETRÓMETRO MANUAL CON CARATULA” PENETRÓMETRO ESTÁNDAR: Este dispositivo estima la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, por medio del número de golpes necesarios para hincar el aparato, con lo cual se obtienen muestras alteradas para identificar así, el tipo de suelo en el sitio. FIGURA II.3 “PENETRÓMETRO ESTÁNDAR” 20 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICADE SUELOS CÁMARA TRIAXIAL. Las pruebas de compresión triaxial son las más usadas en los laboratorios para determinar las características de esfuerzo deformación y de resistencia de los suelos. Teóricamente son pruebas en las que se puede variar a voluntad las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre un espécimen de suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma completa. En este aparato se introducen muestras cilíndricas de 3.6 cm de diámetro y 8.5 cm de altura sujetas a presiones laterales de un líquido, generalmente agua, del cual están protegidas con una membrana impermeable. Dichas muestras se colocan en una cámara cilíndrica y hermética de lucita, con bases metálicas. En dichas bases se colocan piedras porosas, cuya comunicación con una bureta exterior permite medir los cambios volumétricos durante un ensaye drenado; en caso contrario, con un transductor de presión de poro, se puede medir dicha presión y se pueden manejar las presiones totales y efectivas. El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por medio de un compresor comunicado con ella. La carga axial se transmite por medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la cámara. La presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es hidrostática, y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen, iguales en todas direcciones, tanto lateral como axialmente. En las bases del espécimen actuará, además de la presión del agua, el efecto trasmitido del vástago de la cámara desde el exterior. El estudio de Mecánica de Suelos que a continuación se presenta se realizó con los instrumentos que más comúnmente se utilizan para este tipo de estudios en el Valle de México, por la facilidad de su uso y por la confiabilidad de los datos que se miden en los aparatos, a saber: Máquina perforadora rotatoria y tripie de soporte. Penetrómetro estándar con martinete (masa cilíndrica de 64 kg). Tubo Shelby. Bomba para la extracción de lodos y la tubería y conexiones necesarias. Estos procedimientos se describirán más adelante. 21 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO FIGURA II.4 “BOMBA PARA LODOS” FIGURA II.5 “TUBO SHELBY” polea cable gato manguera bomba tubería de ademe trineo de acero freno malacate motor broca de tubería de perforación muestreador elevador de corazones suspensión de apoyo cojinete cabeza de montaje agua de lavado y varilla de perforación tubería de ademe cortador válvula cortadora del forro pedacería depositada en el cáliz tubo muestreador corazón municiones aplastadas 22 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS FIGURA II.6 “DIAGRAMA DE CÁMARA PARA COMPRESIÓN TRIAXIAL” o magnéticas, las masivas al pie de estas sierras. Los eventos cuaternarios mencionados anteriormente, II.1.1 RESEÑA GEOLÓGICA DE LA CIUDAD DE MÉXICO La Cuenca del Valle de México constituye una gran presa azolvada. Antes de la era geológica del Pleistoceno, el valle drenaba al sur, hacia el Amacuzac, por dos profundas cañadas que pasaban por donde actualmente se encuentran las ciudades de Cuautla y Cuernavaca. A fines de la era del Plioceno se produjeron fracturas orientadas predominantemente en dirección oeste-este, en la zona de Puebla y al sur de la ciudad de Toluca, por las que tuvieron acceso grandes efusiones de basalto que construyeron la sierra de Chichinautzin en la era Cuaternaria; de acuerdo con mediciones pale erupciones ocurrieron en los últimos 700,000 años. El Valle de México esta delimitado por las sierras de Pachuca, Tepotzotlán, Guadalupe, Patlachique y Tepozán hacia el norte, formadas a fines del periodo Mioceno. Durante el Plioceno Inferior se crearon las Sierras las Cruces y Nevada, al oeste y este respectivamente, caracterizadas por una formación extraordinaria de la que es testigo la formación Tarango, constituida por piriclásticos depositados 23 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO entre el volcán Popocatépetl y la Sierra Zempoala, transformaron el Valle en una cuenca cerrada. Por esta razón se almacenó agua en varios lagos, y los ríos que descendían de las sierras circundantes depositaron en potentes conos de deyección materiales muy diversos al confluir dichos lagos. Simultáneamente la parte central de la cuenca se fue llenando con acarreos limo-arenosos y emisiones de cenizas y pómez provenientes de los volcanes del sur, donde se han identificado 120 conos cineríticos. Finalmente en la época glacial de los últimos 100,000 años, de alta pluviosidad, la masa de agua se extendió en las partes bajas llegando a formar un solo lago. La breve descripción geológica de los eventos que ocurrieron durante los periodos Terciario y Cuaternario en el Valle de México, explica la diversidad de formaciones que se encuentran en la parte superior de la corteza que interesa como suelo de cimentación. En las zonas altas del Valle de México, se encuentran domos dacíticos (eras Mioceno Superior a Plioceno Superior), lavas pórfido andesititas y los depósitos de la formación Tarango (plioceno inferior), grandes emisiones basálticas como las del sur (era Cuaternaria), todas ellas de baja compresibilidad, salvo la cubierta meteorizada o de Talus, o bien por la presencia de cavernas naturales en los basaltos de Xitle conformados por la emisión efusiva de gases y las que el hombre ha excavado para extraer materiales de construcción (zonas minadas). Al pie de las sierras y por el cambio brusco de la pendiente de los ríos, se pueden observar grandes depósitos aluviales de composición muy variable y estratificación cruzada o lenticular, manifestación de una dinámica erosiva muy prominente en los diferentes periodos de lluvia intensa alternados con otros secos. Las partes bajas entre las sierras y particularmente en la región central de la cuenca, predominan las formaciones lacustres constituidas por cenizas volcánicas, intercaladas con pómez, arenas finas y limos. Estos depósitos cubren o aparecen intercalados con estratos de origen aluvial en la proximidad de los conos de deyección, o bien se encuentran en contacto de las formaciones pétreas típicas de 24 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS las zonas altas. En general, estas formaciones lacustre son altamente compresibles y de baja resistencia al corte. II.1.2 ZONIFICACIÓN En ingeniería, la Mecánica de Suelos es la aplicación de las leyes de la física y las ciencias naturales a los problemas que involucran las cargas impuestas a la capa superficial de la corteza terrestre. Esta ciencia fue fundada por el Ing. Karl von Terzaghi, a partir de 1925, y es reconocido como el padre de la Mecánica de Suelos y de la Ingeniería Geotécnica. Todas las obras de ingeniería civil se apoyan sobre el suelo de una u otra forma, y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de construcción para terraplenes, diques y rellenos en general; por lo que, en consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético estarán determinados, entre otros factores, por el desempeño del material de asiento situado dentro de las profundidades de influencia de los esfuerzos que se generan, o por el del suelo utilizado para conformar los rellenos. Si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomes que puedenproducir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono. En consecuencia, las condiciones del suelo como elemento de sustentación y construcción y las del cimiento como dispositivo de transición entre aquel y la supraestructura, han de ser siempre observadas, aunque esto se haga en proyectos pequeños cimentados sobre suelos normales a la vista de datos estadísticos y experiencias locales, y en proyectos de mediana a gran importancia, o en suelos dudosos, infaliblemente, a través de una correcta investigación de mecánica de suelos. La primera zonificación del Valle de México fue propuesta por Raúl J. Marsal y Marcos Masari (1969) con base en Estudios de Mecánica de Suelos y gravimetría. 25 Neevia docConverter 5.1 http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica http://es.wikipedia.org/wiki/Ciencias_naturales http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi http://es.wikipedia.org/wiki/Karl_von_Terzaghi http://es.wikipedia.org/wiki/1925 http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_suelos http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_suelos http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_geot%C3%A9cnica http://es.wikipedia.org/wiki/Dique http://es.wikipedia.org/wiki/Suelo_%28ingenier%C3%ADa%29 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Posteriormente, el Ing. Celso Iglesias (1987) resume los resultados del estudio de las intensidades del sismo del 19 de septiembre de 1985, a partir de las cuales se elaboró una nueva zonificación sísmica de la Ciudad de México, que no varió mucho de la primera. La mayoría de los trabajos sobre riesgo sísmico de la Ciudad de México hacen referencia a la zonificación propuesta por Raúl J. Marsal y Marcos Masari (1969); sin embargo, ninguno de los trabajos citados hace mención a la geología del valle, y mucho menos buscan relacionar la zonificación con la geología superficial del valle, lo que lleva a una configuración poco realista en algunos sitios. Con base en la geología y en el modelo digital de elevación del Valle de México es posible distinguir las zonas de lomas, de transición y de lago, por lo que se propone una zonificación fundamentada en los trabajos previos y en la geología del valle, relacionando el material del terreno con su posible respuesta sísmica. Así, se relacionan de manera más completa la geología del valle con la respuesta sísmica de cada sitio, dándole la importancia debida al conocimiento de las condiciones geológicas para entender el comportamiento sísmico. En la Figura II.5 “Zonificación en el Valle de México”, se presenta la zonificación del área urbana basada en la compresibilidad y resistencia de los depósitos característicos de la cuenca: lacustre, aluviales y volcánicos, que de acuerdo con la normas técnicas complementarias del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, se distinguen tres zonas importantes: zona de lago, zona de transición y zona de lomas. II.1.3 ZONA DE TRANSICIÓN Zona de transición. En esta zona se reconocen cuatro condiciones típicas: a) TRANSICIÓN ÍNTER ESTRATIFICADA, característica de regiones en las que las fases aluvial y lacustre se suceden en forma alternada, dando lugar a la intercalación de mantos blandos arcillosos con otros de matiz granular contaminado por fino, generalmente duros y más resistentes. b) TRANSICIÓN ALTA. Es la subzona de transición más próxima a las lomas, presenta irregularidades estratigráficas producto de los depósitos aluviales 26 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS cruzados; la frecuencia y disposición de estos depósitos depende de la cercanía a antiguas barrancas. Bajo estos materiales se encuentran estratos arcillosos que sobreyacen a los depósitos propios de las lomas. FIGURA II.7 “ZONIFICACIÓN EN EL VALLE DE MÉXICO” 27 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO c) TRANSICIÓN BAJA. Corresponde a la transición vecina a la zona del lago, aquí se encuentra la serie arcillosa superior con intercalaciones de estratos limo- arenosos de origen aluvial, que se depositaron durante las regresiones del antiguo lago. Este proceso dio origen a una estratigrafía compleja, donde los espesores y propiedades de los materiales pueden tener variaciones importantes en cortas distancias. d) TRANSICIÓN ABRUPTA. Se distingue porque los depósitos lacustres están en contacto con la formación rocosa. II.2 TRABAJOS DE CAMPO Los trabajos de campo se realizan con el fin de obtener las muestras del suelo en estudio y que posteriormente se llevaran al laboratorio para su análisis con las diversas técnicas que servirán para determinar las características físicas y mecánicas de dichos estratos del suelo, lo más parecidas a las que el suelo posee en su estado natural de confinamiento. Para ello se toman las muestras y se protegen inmediatamente después de ser extraídas de modo que no pierdan su humedad natural y los resultados de los estudios sean lo más exactos posibles. II.2.1 TIPOS DE SONDEO EXPLORATORIO Para la exploración del subsuelo del terreno en estudio, se programaron los siguientes trabajos de campo: a) Sondeo exploratorio mixto. Este sondeo profundo, se llevó a cabo hasta una profundidad de 20 m, por medio de la Técnica de Penetración Estándar (Standard Penetration Test, SPT), y el muestreo inalterado por medio del tubo de pared delgada tipo Shelby. La prueba indica el uso de un martinete de 64 kg que cayendo desde una altura de 75 cm, golpea un tubo en cuyo extremo opuesto se encuentra el penetrómetro estándar (tubo partido de diámetro exterior de 5.08 cm y de diámetro interior de 3.64 cm y 60 cm de longitud). El número de golpes necesarios para hincar los 30 cm intermedios del penetrómetro en el suelo, brinda un parámetro de la resistencia del subsuelo. 28 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Los procedimientos descritos se realizaron con la ayuda de una máquina rotatoria, una bomba para lodos además de los andamios y la tubería necesaria para alcanzar la profundidad requerida; las muestras recuperadas del interior del penetrómetro y tubo Shelby se registraron para su posterior análisis en laboratorio y se llevó un registro de los volúmenes de agua y lodos empleados en la perforación. b) Sondeo a cielo abierto. Con la finalidad de conocer más directamente los estratos superficiales, se llevó a cabo la realización de un sondeo a cielo abierto, llevado hasta la profundad de 2.40 m. De tal sondeo se determinó su estratigrafía, se recuperaron varias muestras representativas de los estratos encontrados, y se labraron muestras cúbicas inalteradas necesarias para determinar su valor de cohesión y ángulo de fricción interna. II.3 TRABAJOS DE LABORATORIO Las muestras recuperadas por los medios antes mencionados, una vez identificadas y protegidas debidamente contra la pérdida de humedad, fueron enviadas a un laboratorio especializado para practicarles los respectivos ensayes usuales de la mecánica de suelos, a saber. II.3.1 DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES ÍNDICE Y MECÁNICAS A todas las muestras recuperadas de todos los sondeos de suelos se les practicaron los ensayes índices siguientes: • Contenido natural de humedad. • Pesos volumétricos húmedos y secos. • Límites de Atterberg. • Contracción lineal. • Densidad de sólidos. • Composición granulométrica. • Determinación del porcentaje de finos por malla número 200. 29 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Para la determinación de las propiedades mecánicas, con las muestras inalteradas provenientes del tubo Shelby se llevó a cabo unaselección a las cuales se les hicieron los siguientes ensayes: • Compresión axial. • Compresión triaxial no consolidada-no drenada. • Consolidación unidimensional. II.4 ESTRATIGRAFÍA La estratigrafía es la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de las rocas sedimentarias estratificadas, y de la identificación, descripción, secuencia (tanto vertical como horizontal), cartografía y correlación de las unidades estratificadas de las rocas. A continuación se describen los resultados obtenidos por medio de los métodos de ensaye utilizados. II.4.1 CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN Para la clasificación de la plasticidad de los materiales detectados, se empleó el criterio descrito según la siguiente tabla. TABLA II.1 “CLASIFICACIÓN DE PLASTICIDAD EN MATERIALES” TÉRMINO USADO ÍNDICE DE PLASTICIDAD RESISTENCIA EN ESTADO SECO ENSAYES DE CAMPO NO PLÁSTICO 0 A 3 MUY BAJA CAE EN PEDAZOS FÁCILMENTE LIGERAMENTE PLÁSTICO 4 A 15 LIGERA SE TRITURA FÁCILMENTE CON LOS DEDOS MEDIANAMENTE PLÁSTICO 15 A 30 MEDIANA DIFÍCIL DE TRITURAR MUY PLÁSTICO 31 Ó MAYOR ALTA IMPOSIBLE DE TRITURAR Así mismo se presenta el criterio elegido para la clasificación de la compacidad relativa y la consistencia de suelo, según el número de golpes de resistencia a la penetración estándar: 30 Neevia docConverter 5.1 http://es.wikipedia.org/wiki/Geolog%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Roca_sedimentaria http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Roca_estratificada&action=edit&redlink=1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS TABLA II.2 “COMPACIDAD RELATIVA DE LA ARENA” NÚMERO DE GOLPES COMPACIDAD RELATIVA DE 0 A 4 MUY SUELTA DE 5 A 10 SUELTA DE 11 A 30 MEDIA DE 31 A 50 DENSA MÁS DE 50 MUY DENSA TABLA II.3 “CONSISTENCIA DE SUELOS COHESIVOS” NÚMERO DE GOLPES CONSISTENCIA DE 0 A 1 MUY BLANDA DE 2 A 4 BLANDA DE 5 A 8 MEDIA DE 9 A 15 DURA DE 16 A 30 MUY DURA MÁS DE 30 DURÍSIMA La estratigrafía del lugar en vista de los resultados de campo y laboratorio, se encontró que es de forma irregular desglosándose de la siguiente manera. II.4.1.1 SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS (SUCS) El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) deriva de un sistema desarrollado por Antonio Casagrande para identificar y agrupar suelos en forma rápida en obras militares durante la guerra. Este sistema divide los suelos primero en dos grandes grupos, de granos gruesos y de granos finos. Los primeros tienen más del 50 por ciento en peso de granos mayores que 0,08 mm; se representan por el símbolo G si más de la mitad, en peso, de las partículas gruesas son retenidas en tamiz 5 mm, y por el símbolo S sí más de la mitad pasa por tamiz 5 mm. A la G o a la S se les agrega una segunda letra que describe la graduación: W, buena graduación con poco o ningún fino; P, graduación pobre, uniforme o discontinua con poco o ningún fino; M, que contiene limo o limo y arena; C, que contiene arcilla o arena y arcilla. 31 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Los suelos finos, con más del 50 por ciento bajo tamiz 0,08 mm, se dividen en tres grupos, las arcillas (C), los limos (M) y limos o arcillas orgánicos (O). Estos símbolos están seguidos por una segunda letra que depende de la magnitud del límite líquido e indica la compresibilidad relativa: L, si el límite líquido es menor a 50 y H, si es mayor (ver tabla anexa) al final de este capítulo. II.4.2 RESULTADOS DE LOS SONDEOS EXPLORATORIOS Para el sondeo exploratorio mixto: Superficialmente y hasta una profundidad de 0.60 m, se detecta un material de relleno compuesto por desperdicio de construcción (escombro) y terreno natural. De 0.60 a 4.80 m de profundidad se detecta un limo arcilloso color gris oscuro a gris verdoso, de consistencia muy blanda a media, con dos lentes duros. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como MH, esto es, (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos como los de ambiente marino y naturaleza orgánica silíceo, y suelos elásticos). De pruebas de laboratorio se determinó un contenido natural de humedad que varía del 26 % a 79 %, índice plástico de 15 % a 25 %, porcentaje de finos de 59 % a 88 %, arena de 12 % a 41 %, grava de 0 % a 6 %, en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 1 a 11 golpes. De 4.80 a 6 m de profundidad se detecta una arena arcillosa fina de color gris oscuro de compacidad suelta y muy suelta. De pruebas en laboratorio se determinó un contenido de humedad que varía de 42 % a 54 %, porcentaje de finos de 17 % a 19 %, arena de 80 % a 81 % y grava de 0 % a 3 %, en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 3 a 5 golpes. De 6 a 10.20 m de profundidad se detecta arcilla y limo de alta plasticidad color gris verdoso a rojizo de consistencia muy blanda. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CM (Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas) y MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos) respectivamente. De pruebas en laboratorio se determinó un contenido natural de humedad que varía de 184 % a 274 %, porcentaje de finos de 96 % a 249 %, 32 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS arena de 3 % a 13 %, grava de 0 %, en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 1 a 3 golpes. De 10.20 a 11.40 m de profundidad se detecta una arena limosa de color gris verdosa de compacidad muy suelta a suelta. De pruebas en laboratorio se determinó un contenido de humedad que varía de 32 % a 50 %, porcentaje de finos de 19 % a 49 %, arena de 51 % a 81 %, grava de 0 %, en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 4 a 9 golpes. De 11.40 a 13.20 m de profundidad se detecta una arcilla de baja plasticidad de color gris verdoso de consistencia dura a media. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL (Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres). De pruebas en laboratorio se determinó un contenido de humedad que varía de 43 % a 47 %, índice plástico de 47 %, porcentaje de finos de 51 % a 68 %, de arena de 32 % a 41 %, grava de 0 % a 8 %, ángulo de fricción interna de 15° y en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 5 a 10 golpes. De 13.20 a 19.80 m de profundidad se detectan estratificaciones de arcilla, limo y arena de color gris oscuro de consistencia media a muy dura y compacidad muy densa y densa. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL (Arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres), MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos), ML (Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas) y SC (Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla) respectivamente. De pruebas en laboratorio se determinó un contenido de humedad que varía de 15 % a 92 %, índice plástico de 5 % a 45 %, porcentaje de finos de 9 % a 88 %, arena de 12 % a 68 %, grava de 0 % a 50 %, y en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 8 a más de 50 golpes. En este sondeo se detectó el nivel de aguas freáticas a la profundidad de 2.40 m. Para el pozo a cielo abierto: Superficialmente se detecta un piso de concreto de 10 33 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOPARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO cm. De espesor y bajo éste y la profundidad de 0.60 m se detectó un material de relleno compuesto por escombro y terreno natural. De 0.60 a 1 m de profundidad se detecta una arcilla arenosa de baja plasticidad color gris oscura. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL, (arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres). De pruebas en laboratorio se determinó un contenido natural de humedad de 27 %, índice plástico de 15 %, porcentaje de finos de 63 % arena de 35 %, grava de 2 %, también se determinó una resistencia a la compresión axial de 0.48 kg/cm2, cohesión de 0.5 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 10°. De 1 a 1.40 m de profundidad se detecta una arena arcillosa color gris claro. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como SC (Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla). De pruebas en laboratorio se determinó un contenido natural de humedad de 29 %, índice plástico de 15 %, porcentaje de finos de 41 % arena de 59 %, grava de 0 %, también se determinó una resistencia a la compresión axial de 0.99 kg/cm2, cohesión de 0.5 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 23°. De 1.40 a 2.40 m de profundidad se detecta una limo arcilloso color gris claro de alta plasticidad. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos). De pruebas en laboratorio se determinó un contenido natural de humedad de 56 %, índice plástico de 25 %, porcentaje de finos de 99 % arena de 1.0 %, grava de 0 %, también se determino una resistencia a la compresión axial de 0.42 kg/cm2, cohesión de 0.30 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 15°. En este sondeo exploratorio se detecto el nivel de aguas freáticas a una profundidad de 2.40 m. II.5 MECÁNICA DE SUELOS Se revisaron los siguientes aspectos que permitirán definir el tipo de cimentación más conveniente para asegurar la estabilidad de las estructuras proyectadas, 34 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS teniendo en consideración que por el peso promedio de la estructura, esta se clasifica como una construcción pesada, extensas o con excavaciones profundas de acuerdo con las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones. II.5.1 DATOS DE PROYECTO Considerando una carga 1 ton/m2 por cada nivel y por la cimentación, se tienen un peso del edificio de 5 ton/m2 aproximadamente, al cual se restará el peso del suelo desalojado por el volumen donde se alojará el sótano. II.5.2 PROPUESTA DE CIMENTACIÓN Tomando en cuenta el perfil estratigráfico del suelo y la magnitud de las cargas del edificio se propone que el sótano funcione como un cajón de cimentación parcialmente compensado. II.5.3 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE CARGA Para la determinación de la capacidad de carga, se utilizo el criterio descrito en la sección 3.3.1 “Estado limite de falla” de las Normas Técnicas Complementarias al Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, para cimentaciones someras desplantadas sobre suelos cohesivos, sensiblemente homogéneos, de acuerdo con la siguiente ecuación: QU = CUNCFR + PV Donde: • QU = Capacidad de carga admisible, ton/m2 • CU = Cohesión, ton/m2 • NC = Coeficiente de capacidad de carga, adimensional • FR = Factor de resistencia, adimensional. • PV = Presión vertical total a la profundidad de desplante, ton/m2 Como puede apreciarse, la capacidad de carga al esfuerzo cortante se encuentra en función del largo, ancho y profundidad de desplante de la cimentación, por lo que se evaluó la capacidad de carga para varias losas corridas desplantadas a 35 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO diferentes profundidades, para tener un conocimiento de la variación de la capacidad de carga. En la siguiente tabla se pueden apreciar estos resultados. TABLA II.4 “CAPACIDAD DE CARGA EN ton/m2” PROFUNDIDAD DE DESPLANTE m DIMENSIONES DE LAS LOSAS m 1.00 1.50 2.00 2.40 10 x 10 8.30 9.20 10.00 10.60 10 x 15 7.90 8.70 9.50 10.20 15 x 20 8.00 8.70 9.50 10.20 20 x 30 7.80 8.60 9.40 10.00 Esta capacidad de carga es admisible y se encuentra afectada por un factor de resistencia de 0.7. Cabe mencionar que este valor es bajo esfuerzos cortantes, no bajo esfuerzos permanentes, ya que si aplicamos este valor como carga permanente se generarán asentamientos inadmisibles, como se demostrará más adelante. II.5.4 ANÁLISIS Y RESULTADOS DE LA COMPENSACIÓN Se efectuó un análisis de compensación considerando la carga estática crítica más el peso de la cimentación, contrarrestando la reacción ejercida por el subsuelo al ser desalojada una masa de suelo. La compensación y la presión neta hacia el subsuelo para efectos de revisión de los estados límites de servicio, se obtienen mediante la siguiente expresión: Pt – Ps = Pn Donde: • Pt = Peso total incluyendo el de la cimentación, en ton/m2. • Ps = Peso del suelo sustraído, en ton/m2 (Volumen de la excavación multiplicado por el peso volumétrico del suelo, que para este caso es de 1.5 ton/m2, dividido entre el área de desplante. • Pn = Presión neta inducida al subsuelo. 36 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Considerando una descarga inicial de 5 ton/m2 se evaluó una presión neta en función de la profundidad, tomando un peso volumétrico húmedo del suelo igual a 1.5 ton/m2, obtenido de la siguiente tabla: TABLA II.5 “PRESIÓN NETA INDUCIDA AL SUBSUELO” PROFUNDIDAD DE DESPLANTE PESO DEL SUELO DESALOJADO PESO DEL EDIFICIO PRESIÓN NETA INDUCIDA AL SUBSUELO m ton/m2 1.00 1.50 5.00 3.50 1.20 1.50 5.00 3.20 1.40 2.10 5.00 2.90 1.50 2.25 5.00 2.75 1.60 2.40 5.00 2.60 1.70 2.55 5.00 2.45 1.80 2.70 5.00 2.30 1.90 2.85 5.00 2.15 2.00 3.00 5.00 2.00 2.20 3.30 5.00 1.70 2.40 3.60 5.00 1.40 Con esta tabla se aprecia que el desplante recomendado para la cimentación es mínimo de 1.7 m, para que la presión neta no exceda de 2.5 ton/m2 y quede dentro del rango de asentamientos permisibles, como se indicará más adelante. II.5.4.1 ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN Debido a la existencia de estratos de alta plasticidad y compresibilidad, se determinan los asentamientos que se pueden generar a largo plazo. Cuando se tiene una presión neta de cero ton/m2, se presenta una cimentación totalmente compensada y por consecuencia, los asentamientos por consolidación serán igual a cero cm. Los estados limites de servicio de las estructuras, se evalúan según lo descrito en la sección 3.3.2 “Estados Limite de Servicio”, descritos en las Normas Técnicas Complementarias de Diseño y Construcción de Cimentaciones del Reglamento de 37 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, mediante la siguiente expresión: ∆H = Σ [ ∆℮/(1+℮o) ]∆Z Donde: • ∆H = Asentamiento de un estrato de espesor H. • ℮o = Relación de vacíos inicial. • ∆℮ = Variación de la relación de vacíos bajo el incremento de esfuerzo ∆p inducido a la profundidad Z por la carga superficial. • ∆Z = Espesores de estratos elementales en los cuales los esfuerzos pueden considerarse uniformes. Conforme a este modelo matemático, se evalúan los asentamientos por consolidación para una losa representativa con dimensiones de 20 x 15 m, y desplantada a 1.50 m de profundidad, aplicando una carga variable para apreciar suvariación de acuerdo con la siguiente figura y tabla, donde P0, P1, P2, P3 y P4 representan dichas cargas variables. FIGURA II.8 “ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN” 20 15 38 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS TABLA II.6 “ASENTAMIENTOS BAJO UNA LOSA DE 15 x 20 m” DESCARGA P1 P2 P3 P4 ASENTAMIENTO PROMEDIO DIFERENCIAL ton/m2 cm cm P1-P2 P1-P3 P2-P4 P3-P4 1.00 2.10 4.00 3.60 6.90 4.1 0.00189 0.00196 0.00383 0.00329 1.50 3.60 6.70 6.10 11.60 7.0 0.00308 0.00327 0.00644 0.00546 2.00 5.40 9.90 9.10 16.90 10.3 0.00455 0.00495 0.00933 0.00784 2.50 7.40 13.70 12.50 23.00 14.1 0.00623 0.00672 0.01241 0.0105 3.00 9.70 17.80 16.20 29.60 18.3 0.00805 0.00868 0.01577 0.01337 4.00 15.10 27.20 24.90 44.50 27.9 0.01211 0.01307 0.02296 0.01953 Para fines prácticos y de cálculo, la losa corrida se consideró flexible con una presión neta uniformemente repartida variable en ton/m2, para poder obtener un asentamiento diferencial y con este evaluar la rigidización de la cimentación mediante contratrabes. El asentamiento promedio, corresponde al asentamiento esperado para una cimentación rígida. Según lo especificado en las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones, (Capitulo 3, Cimentaciones someras, zapatas y losas) del Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, restringen el asentamiento medio en el predio a un máximo de 30 cm en construcciones aisladas y de 15 cm en construcciones colindantes, por lo que los resultados obtenidos se pueden considerar aceptables para una presión neta máxima de 2.5 ton/m2. Conforme a lo establecido en el inciso C “Deformaciones diferenciales en la propia estructura y sus vecinas” de la tabla “Limites máximos para movimientos y deformaciones originados en la cimentación”, de las Normas Técnicas Complementarias para el Diseño y Construcción de Cimentaciones, se limitan los asentamientos diferenciales a los siguientes valores, de la Tabla II.7 “Límites máximos para movimientos y deformaciones originados en la cimentación” 39 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO TABLA II.7 “LÍMITES MÁXIMOS PARA MOVIMIENTOS Y DEFORMACIONES ORIGINADOS EN LA CIMENTACIÓN” TIPO DE ESTRUCTURA LÍMITE Marcos de acero 0.006 Marcos de concreto 0.004 Muros de carga de ladrillo recocido o bloque de cemento 0.002 Muros con acabados muy sensibles, como yeso, piedra ornamental, etc. 0.001 Paneles móviles o muros con acabados poco sensibles, como mampostería con juntas secas 0.004 Tuberías de concreto con juntas 0.015 Dado que no se realizó una prueba de carga de placa directa en el terreno, el módulo de reacción del mismo se obtuvo de manera indirecta con la ayuda de la prueba de compresión triaxial, de acuerdo con el Manual de Diseño de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y la tabla de valores del módulo de reacción para diferentes tipos de terreno del libro de Diseño Estructural de Cimentaciones del Dr. Melli Piralla. De acuerdo con la prueba de compresión triaxial de la muestra 3 del muestreo a cielo abierto, se obtiene un módulo de reacción de 5.7 kg/cm3, valor que se considera alto. De la gráfica para la obtención del módulo de reacción del Manual de Diseño de la Comisión Federal de Electricidad, se obtiene un valor de 0.6 kg/cm3. Finalizando, de acuerdo con la tabla del Dr. Melli Piralla se obtiene un valor de 0.65 a 1.3 kg/cm3 si la carga es de corta duración, y el 25 % de este valor si la carga es permanente. Por lo anterior y por efectos de seguridad, se recomienda considerar un valor igual a 0.5 kg/cm3. II.5.4.2 EMPUJE DE TIERRAS Se evaluaron los empujes de tierra a los que se encontrarán sometidos los muros de un cajón de hasta 2.40 m de profundidad, y también se aprobaron los empujes para un tablestacado de acuerdo con la siguiente expresión: 40 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS E = γHk + qk Donde: • E = Empuje del terreno • γ = Peso volumétrico del material, del estrato • H = altura del muro • k = Coeficiente de empuje del suelo • q = sobrecarga En las siguientes páginas se aprecian los diagramas de esfuerzos para una altura de hasta 2.40 m. En estas tablas se pretende obtener el comportamiento del terreno al aplicarse distintas cargas en el hombro del talud, sumando el esfuerzo producido por el peso mismo del terreno sumado con el esfuerzo producido por la carga aplicada. En un primer caso se considera una carga uniforme de 1.5 ton/m2 y una profundidad de talud de 2.4 m, con una densidad del suelo de 1.5 ton/m3, y un coeficiente de reacción horizontal de 0.59; lo cual resulta en un esfuerzo total de 3.01 t/m2 (ver página 24). En un segundo caso se considera una carga uniforme de 1.5 ton/m2 y una profundidad de talud de 2.4 m, con una densidad del suelo de 1.5 ton/m3, y un coeficiente de reacción horizontal de 0.42; lo cual resulta en un esfuerzo total de 1.89 t/m2 (ver página 25). En un tercer caso se considera una carga uniforme de 3 ton/m2 y una profundidad de talud de 2.4 m, con una densidad del suelo de 1.5 ton/m3, y un coeficiente de reacción horizontal de 0.59; lo cual resulta en un esfuerzo total de 3.89 t/m2 (ver página 26). En un cuarto caso se considera una carga uniforme de 3 ton/m2 y una profundidad de talud de 2 m, con una densidad del suelo de 1.5 ton/m3, y un coeficiente de reacción horizontal de 0.42; lo cual resulta en un esfuerzo total de 2.52 t/m2. (ver página 27). Con el análisis de la combinación de dichos factores, se recomienda la protección a colindancias por medio de un tablaestacado que se detalla más adelante. 41 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Caso 1: Carga de 1.5 ton/m2 hasta una profundidad de 2.4 m, considerando una γ del suelo de 1.5 ton/m3 y un coeficiente de reacción horizontal (empuje) ko de 0.59. h = 2.4 qu = 1.5 t/m2 sin colindancias γ = 1.5 ton/m3 ko = 0.59 E=Σ(Hi * k * γi) + (qu * K) DIAGRAMA DE ESFUERZO HORIZONTAL 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 ESFUERZO PR O FU N DI DA D SUELO CARGA CARGA TOTAL 42 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Caso 2: Carga de 1.5 ton/m2 hasta una profundidad de 2 m, considerando una γ del suelo de 1.5 ton/m3 y un un coeficiente de reacción horizontal (empuje) ko de 0.42 h = 2.0 m qu = 1.5 t/m2 sin colindancias γ = 1.5 ton/m3 ko = 0.42 E=Σ(Hi * k * γi) + (qu * K) DIAGRAMA DE ESFUERZO HORIZONTAL 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 ESFUERZO PR O FU N DI DA D SUELO CARGA CARGA TOTAL 43 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO Caso 3: Carga de 3 ton/m2 hasta una profundidad de 2.4 m, considerando una γ del suelo de 1.5 ton/m3 y un un coeficiente de reacción horizontal (empuje) ko de 0.59 h = 2.4 m qu = 3.0 t/m2 sin colindancias γ = 1.5 ton/m3 ko = 0.59 E=Σ(Hi * k * γi) + (qu * K) DIAGRAMA DE ESFUERZO HORIZONTAL 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 ESFUERZO PR O FU N DI DA D SUELO CARGA CARGA TOTAL 44 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 45 Caso 4: Carga de 3 ton/m2 hasta una profundidad de 2 m, considerando una γ del suelo de 1.5 ton/m3 y un coeficiente de reacción horizontal (empuje) ko de 0.42 h = 2.0 m qu = 3.0 t/m2 sin colindancias γ = 1.5 ton/m3 ko = 0.42 E=Σ(Hi * k * γi) + (qu * K) DIAGRAMA DE ESFUERZO HORIZONTAL 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.503.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 ESFUERZO PR O FU N DI DA D SUELO CARGA CARGA TOTAL Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO II.5.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE LA MECÁNICA DE SUELOS De éste estudio en particular se concluye lo siguiente: • El subsuelo del sitio en estudio corresponde geológicamente a la zona II (Zona de transición), de acuerdo con la zonificación geotécnica descrita en el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente. • El subsuelo esta compuesto estratigráficamente de forma irregular, en donde se aprecian los elementos siguientes, de acuerdo con el sondeo exploratorio mixto: • Superficialmente y hasta una profundidad de 0.60 m, se detecta un material de relleno compuesto por desperdicio de construcción (escombro) y terreno natural. • De 0.60 a 4.80 m de profundidad se detecta un limo arcilloso color gris oscuro a gris verdoso, de consistencia muy blanda a media, con dos lentes duros. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) cómo MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos). En campo registró una resistencia a la penetración estándar de 1 a 11 golpes. • De 4.80 a 6 m de profundidad se detecta una arena arcillosa fina de color gris oscuro de compacidad suelta y muy suelta. En campo registró una resistencia a la penetración estándar de 3 a 5 golpes. • De 6 a 10.20 m de profundidad se detecta arcilla y limo de alta plasticidad color gris verdoso a rojizo de consistencia muy blanda. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CH (Arcillas inorgánicas de alta plasticidad, arcillas gruesas) y MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos) respectivamente. En campo registró una resistencia a la penetración estándar de 1 a 3 golpes. 46 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS • De 10.20 a 11.40 m de profundidad se detecta una arena limosa de color gris verdosa de compacidad muy suelta a suelta. En campo registró una resistencia a la penetración estándar de 4 a 9 golpes. • De 11.40 a 13.20 m de profundidad se detecta una arcilla limosa de baja plasticidad color gris verdoso de consistencia dura a media. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL (arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres). De pruebas en laboratorio se determinó una resistencia a la compresión simple de 1.14 kg/cm2, cohesión de 0.55 kg/cm2, ángulo de fricción interna de 15° y en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 5 a 10 golpes. • De 13.20 a 19.80 m de profundidad se detectan estratificaciones de arcilla, limo y arena color gris oscuro de consistencia media a muy dura y compacidad muy densa y densa. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL (arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres), MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos), ML (Limos inorgánicos y arenas muy finas, polvo de roca, limo arcilloso, poco plástico, arenas finas limosas, arenas finas arcillosas) y SC (Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla), respectivamente. • De pruebas en laboratorio se determinó un contenido de humedad que varía de 15 % a 92 %, índice plástico de 5 % a 45 %, porcentaje de finos de 9 % a 88 %, arena de 12 % a 68 %, grava de 0 % a 50 %, y en campo registró una resistencia a la penetración estándar de 8 a más de 50 golpes. Del sondeo pozo a cielo abierto se obtuvo: • Superficialmente se detectó un piso de concreto de 10 cm de espesor y bajo éste y hasta la profundidad de 0.60 m se detectó un material de relleno compuesto por desperdicio de construcción (escombro) y terreno natural. 47 Neevia docConverter 5.1 DETERMINACIÓN DEL COSTO DE CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIO PARA DEPARTAMENTOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO • De 0.60 a 1 m de profundidad, se detectó una arcilla arenosa gris oscura de baja plasticidad. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como CL (arcillas inorgánicas de plasticidad baja a media, arcillas gravosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras y arcillas pobres). De pruebas en laboratorio se determinó una resistencia a la compresión axial de 0.48 kg/cm2, cohesión de 0.5 kg/cm2, cohesión de 0.5 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 10°. • De 1.00 a 1.40 m de profundidad se detecta una arena arcillosa color gris claro. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como SC (Arenas arcillosas, mezclas arena-arcilla). De pruebas en laboratorio se determinó una resistencia a la compresión axial de 0.99 kg/cm2, cohesión de 0.5 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 23°. • De 1.40 a 2.40 m de profundidad se detecta una limo arcilloso color gris claro de alta plasticidad. Este material se clasificó según el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como MH (Limos inorgánicos, suelos limosos o arenosos finos micáceos o diatomáceos, y suelos más elásticos). De pruebas en laboratorio se determinó una resistencia a la compresión axial de 0.42 kg/cm2, cohesión de 0.30 kg/cm2 y ángulo de fricción interna de 15°. • En estos sondeos se detectó el nivel de aguas freáticas a 2.40 m de profundidad. Este terreno es típico de la zona de transición, en donde se presentan variaciones e intercalaciones de estratos en la composición del subsuelo en distancias muy cortas. • Se realizó el análisis de capacidad de carga admisible para losas corridas desplantadas a diferentes profundidades, arrojando valores de 7.8 a 10.6 ton/m2. • Se efectuó un análisis de compensación, considerando el peso del subsuelo desalojado igual a 1.5 ton/m3. Estos valores se revisaron para una 48 Neevia docConverter 5.1 CAPÍTULO II ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS descarga de hasta 5 ton/m2, arrojando un desplante de 1.70 m para no generar asentamientos inadmisibles. • Se evaluaron los asentamientos por consolidación bajo un cajón de cimentación con descargas variables de 1 a 4 ton/m2, obteniendo un asentamiento promedio de 14 cm para una carga uniformemente repartida (carga muerta más carga viva media reducida, incluyendo el peso de la cimentación) de 2.50 ton/m2, por lo que quedan dentro del rango permisible por el Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal 2004 vigente, que permite un máximo de 15 cm para construcciones en colindancia. • Por este motivo no se podrá aplicar una presión neta mayor a 2.5 ton/m2, ya que se pondrían en riesgo las construcciones colindantes. • Se evaluó de manera indirecta el Módulo de Reacción, concluyendo y recomendando un valor de 0.5 kg/cm3. En las paginas 24 a 27 se aprecian esquemáticamente los empujes de tierra para un muro y para el diseño de un tablestacado de hasta 2.40 m de profundidad. II.5.6 RECOMENDACIONES DERIVADAS DE ESTE ESTUDIO Para el buen funcionamiento de las estructuras se deberán seguir las siguientes recomendaciones: • De diseño para estructuras. La cimentación del edificio será a base de un cajón de cimentación (sótano), desplantado a la profundidad que garantice una presión neta (carga muerta + carga viva media reducida menos peso del suelo desalojado, incluyendo el peso de la cimentación) máxima de 2.50 ton/m2, para no generar asentamientos inadmisibles, es decir, que si el peso del edificio definitivo es de
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